11. September 2015

Baustoffe für den Mond und "Oben" und "Unten" in der Schwerelosigkeit

Der A310 ZERO-G im Flug
Bild 1/5, Quelle: DLR/ESA/CNES/Novespace.

Der A310 ZERO-G im Flug

Am 11. September 2015 ging die erste reine DLR-Parabelflugkampagne mit dem neuen Spezialflugzeug der französischen Firma Novespace erfolgreich zu Ende.

Blutdruck messen im Parabelflug
Bild 2/5, Quelle: Novespace.

Blutdruck messen im Parabelflug

Mithilfe eines speziellen Blutdruckgerätes haben Mediziner des Universitätsklinikums Bochum bei der 27. DLR-Parabelflugkampagne an Probanden untersucht, wie sich der zentrale Aortendruck in Schwerelosigkeit verhält, um diesen mit den Veränderungen des so genannten peripheren Blutdrucks zu vergleichen. Ein dauerhaft gesteigerter zentraler Aortendruck geht mit einem höheren Schlaganfallrisiko einher - dies gilt auch für Astronauten. Eine Überwachung des zentralen Aortendrucks dient deshalb der Gesundheit der Astronauten. Bluthochdruck (arterielle Hypertonie) gilt als wichtigster Risikofaktor für Schlaganfälle und Herzinfarkte. In der Vergangenheit wurde dieser am peripheren Blutdruck, das heißt dem am Arm gemessenen Blutdruck festgemacht. In den letzten Jahren konnte jedoch gezeigt werden, dass für die Entstehung von Schlaganfällen der Blutdruck in der Hauptschlagader (Aorta) relevanter ist als der periphere Blutdruck.

Komplexe Plasmen für die ISS
Bild 3/5, Quelle: Novespace.

Komplexe Plasmen für die ISS

Die Forschungsgruppe Komplexe Plasmen im DLR entwickelt eine neue Plasmakammer, die 2019 zur Internationalen Raumstation ISS starten soll. Auf der ISS wird seit 2001 mit verschiedenen Experimentaufbauten an komplexen Plasmen geforscht. Bei der 27. DLR-Parabelflugkampagne haben Christina Knapek (Mitte) und ihre Kollegen die "Zyflex"-Kammer (abgeleitet von den Worten "zylindrisch" und "flexibel") getestet. Sie hat eine anpassbare Geometrie und erlaubt somit verschiedene Experimentszenarien. Beim Parabelflug spielen sowohl technische Tests als auch die Untersuchung diverser wissenschaftlicher Fragestellungen eine Rolle.

"Oben" und "unten" in der Schwerelosigkeit
Bild 4/5, Quelle: Novespace.

"Oben" und "unten" in der Schwerelosigkeit

Für zielgerichtetes Handeln müssen wir wissen, wo sich Gegenstände relativ zueinander und zu unserem Körper befinden. Auf der Erde werden solche Zusammenhänge mit Hilfe der Schwerkraftrichtung ermittelt. Wenn wir etwa das Licht ausschalten, müssen wir dafür einen Schalter nach "unten" bewegen. Wenn aber ein Astronaut einen Prozess stoppen möchte, indem er einen Kippschalter nach unten umlegt, ist "unten" in Schwerelosigkeit nicht so intuitiv erfassbar wie auf der Erde. Bei der 27. DLR-Parabelflugkampagne haben Michael Kalizinski (Mitte) und seine Kollegen von der Deutschen Sporthochschule Köln untersucht, inwieweit sich die veränderte räumliche Orientierung in Schwerelosigkeit auf die Durchführung von Bewegungen auswirkt.

Zement - ein geeigneter Baustoff für den Mond?
Bild 5/5, Quelle: Novespace.

Zement - ein geeigneter Baustoff für den Mond?

Ein Dorf auf dem Mond? Mit dem richtigen Baustoff denkbar: Deshalb möchte Prof. Johann Plank (links), Inhaber des Lehrstuhls für Bauchemie der Technischen Universität München, mithilfe der DLR-Parabelflüge herausfinden, wie sich Schwerelosigkeit auf die ersten Sekunden der Zement-Hydration auswirkt. Zement ist mit einem Produktionsvolumen von 3,7 Mrd. Tonnen (2012) eines der wichtigsten Industrieprodukte weltweit. Ziel der Parabelflugforschung ist es auch, ein besseres Verständnis für die sehr komplexen Auflösungs- und Kristallisationsprozesse bei der Hydratation des Zements zu erhalten.

Die 27. DLR-Parabelflugkampagne ist mit 14 Experimenten und 110 Wissenschaftlern erfolgreich zu Ende gegangen

Seit dem 5. Mai 2015 ist - als Nachfolger des A300 ZERO-G - der neue Airbus A310 ZERO-G als europaweit einziges Parabelflugzeug für schwerelose Forschung im Einsatz. Am 11. September ging um 12.25 Uhr mit einer sanften Landung auf dem Flughafen Bordeaux-Mérignac die erste reine DLR-Parabelflugkampagne mit dem neuen Spezialflugzeug der französischen Firma Novespace erfolgreich zu Ende. Im Mai 2015 hatte bereits eine

Erste wissenschaftliche Kampagne mit dem neuen Airbus A310 ZERO-G erfolgreich beendet

Als am 7. Mai um 12.35 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit der Airbus A310 ZERO-G auf dem Flughafen Bordeaux-Mérignac landete, ging die erste Kampagne mit dem neuen Parabelflugzeug nach drei Flugtagen erfolgreich zu Ende. Mit dieser ersten gemeinsamen Parabelflug-Kampagne des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der französischen Raumfahrtagentur CNES, für Experimente unter reiner Schwerelosigkeit wurde das neue Parabelflugzeug A310 ZERO-G eingeweiht. Damit ist dieser umgebaute "Kanzler-Airbus" die neue Brücke für Experimente auf ihrem Weg in den Weltraum. Auch die acht deutschen Forschungsprojekte dieser Kampagne haben das Potenzial, ein Raumstationsexperiment zu werden. Mit dem neuen Parabelflugzeug werden auch in Zukunft fünf bis sechs wissenschaftliche Forschungskampagnen jährlich geflogen.

Mehr Energie für wissenschaftliche Experimente

"Als ich bei meiner Ankunft in Bordeaux das neue Parabelflugzeug sah - außen wie innen leuchtend weiß - war ich schon überzeugt: Das neue Flugzeug wird den Ansprüchen der Wissenschaftler und der Crew standhalten und ein würdiger Nachfolger für den alten Airbus A300 werden. Und die drei erfolgreichen Flugtage haben diese Ahnung bestätigt", freut sich DLR-Parabelflugprogrammleiterin Dr. Ulrike Friedrich. Denn das Parabelflugzeug bietet gegenüber dem altgedienten Vorgänger einige Vorzüge. So steht zum Beispiel den Wissenschaftlern für ihre Experimente mehr Energie zur Verfügung als im Vorgänger. Auch grenzt der etwa neun Meter kürzere Rumpf nicht den einhundert Quadratmeter großen Raum ein, der für Experimente innerhalb der Maschine zur Verfügung steht, da die Passagiersitze kompakter angeordnet sind und die technische Konsole zur Steuerung der Experimente durch einen einzigen Laptop ersetzt worden ist. "Die verfügbare elektrische Energie und der Experimentierraum entscheiden darüber, wie viel Experimente wir mit an Bord nehmen können. Wir sind daher sehr zufrieden, dass den Wissenschaftlern nun mehr Energie für Ihre Anlagen zur Verfügung steht", erklärt Friedrich. Fast 40 Forscher sind täglich an Bord, führen ihre eigenen Experimente durch und werden als Testpersonen untersucht. Die moderne Medikation gegen Reisekrankheit führt dazu, dass es kaum mehr jemandem schlecht wird und alle mit voller Einsatzkraft dabei sind.

Gute Qualität der Schwerelosigkeit

Doch nicht nur die Programmleiterin war mit dem ersten Einsatz des neuen Flugzeugs zufrieden. "Wir haben drei erfolgreiche Flugtage bestritten. Die Qualität der Schwerelosigkeit während der Parabeln war exzellent. Wir können daher auf gute Ergebnisse hoffen", blickt Prof. Stefan Schneider von der Deutschen Sporthochschule Köln auf diese Parabelflugkampagne zurück. Er forscht gemeinsam mit seinem Team zum Thema, wie sich chronischer Stress durch Isolation - wie ihn zum Beispiel Astronauten und Kosmonauten auf der ISS erleben - auf die kognitive Leistungsfähigkeit auswirkt und ob ein individuelles Sport- und Bewegungsprogramm diesem Stress entgegenwirken kann. Sein Parabelflug- Experiment ist eines von vier Experimenten, die das DLR für diese Kampagne ausgewählt hat. Sechs Experimente stammen von der ESA, zwei von CNES.

Die acht deutschen Experimente im Überblick:

  • Trainieren Astronauten im Weltall richtig?

    Verlässt ein Astronaut die Erde, reduziert sich mit der Schwerkraft gleichermaßen auch die Belastung, die auf den Körper einwirkt. Unser Körper ist diese Belastung aber gewöhnt. Jede Sekunde auf der Erde arbeiten die Muskeln und Knochen gegen die Schwerkraft an - wir sind sozusagen permanent im Training. Schwerkraft plus zusätzliches Krafttraining mit hohen Belastungen für die Muskulatur sind der beste Weg, unsere Muskel- und Knochenmasse stabil zu halten. Gerade in der Schwerelosigkeit müssen Astronauten deshalb täglich trainieren, um fit zu bleiben. Doch ist das Krafttraining, das auf der Erde unter den Gesetzen der Schwerkraft entwickelt wurde, auch in der Schwerelosigkeit effektiv? Untersuchungen an den Rückkehrern von der Internationalen Raumstation haben Forschern gezeigt, dass bestimmte Muskelgruppen noch nicht ausreichend trainiert sind. Mit einem eigens entwickelten Diagnosegerät untersucht ein Forscherteam der Deutschen Sporthochschule Köln um Projektleiterin Prof. Kirsten Albracht gemeinsam mit Kollegen aus Berlin, Freiburg und Australien die Kraftgenerierung, die neuronale Ansteuerung sowie das Kontraktionsverhalten der Muskelfaserbündel großer Muskelgruppen der Beine. Ihre Ergebnisse sollen zu effizienteren Trainingsplänen auf der ISS führen und so die Fitness der Astronauten verbessern.

  • Wie wirkt sich Stress auf die kognitive Leistung von Astronauten aus?

    Astronauten und Kosmonauten sind durch ihre Isolation auf der Raumstation permanentem Stress ausgesetzt. Wie sich solch chronischer Stress auf die kognitive Leistungsfähigkeit auswirkt und ob ein individuelles Sport- und Bewegungsprogramm diesem entgegenwirken kann, versuchen Prof. Stefan Schneider und sein Team von der Deutschen Sporthochschule Kölnzu beantworten. Während des Parabelfluges absolvieren Testpersonen das virtuelle Andocken eines russischen Raumschiffes an die ISS, das sogenannte Soyuz Docking Manoeuvre Training, - ein Standardbaustein im ISS-Trainingsprogramm für Astronauten. Der innovative Ansatz des Projekts besteht darin, nicht nur objektiv sichtbare Leistungsparameter zu erfassen, sondern durch neurophysiologische Messmethoden auch die zugrundeliegenden Veränderungen im Gehirn zu verstehen. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die Bedeutung von Sport und Bewegung für die mentale Gesundheit, im All wie auf der Erde herauszustellen.

  • Wie schlagen Herz und Aorta in der Schwerelosigkeit?

    Wie gut unser Körper durchblutet ist und wie gut dadurch einzelne Organe mit Sauerstoff versorgt werden, ist stark vom Zusammenspiel von Herz und Hauptschlagader (Aorta) abhängig. Ein zu hoher Blutdruck in der Aorta kann kardiovaskuläre Erkrankungen wie Herz- und Schlaganfälle auslösen. Doch wie läuft dieses Zusammenspiel bei Astronauten ab? Beim Wechsel von Schwerkraft zur Schwerelosigkeit verteilt sich das Blut im Körper schlagartig um. Ein großer Teil des Blutes schießt in die obere Körperhälfte. Mit dieser Veränderung muss das Herz-Kreislaufsystem der ISS-Crews fertig werden und passt sich an . Das Zusammenspiel von Herz und Hauptschlagader verändert sich. Welche Folgen diese Regulation bei Langzeitaufenthalten hat, ist bislang unklar. In Zukunft soll das Experiment "CardioVector" den zentralen Blutdruck der Astronauten auf der ISS messen. Möglich wird das durch ein neuartiges Verfahren, dass die Form der Pulswelle am Oberarm misst und daraus anhand von mathematischen Modellen den Blutdruck der Aorta errechnet. Seinen ersten Einsatz unter Schwerelosigkeit hat das Instrument, das von Forschern des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin in Kölnum Dr. Ulrich Limper und der Medizinischen Hochschule Hannoverum Prof. Jens Tank für den Einsatz auf der Raumstation angepasst wurde, nun während dieser Parabelflugkampagne. Hier wird vor allem auch die Herzleistung während der abrupten Übergänge zwischen Schwerkraft und Schwerelosigkeit genau beobachtet.

  • Wurzelwachstum in der dritten Dimension

    Wurzeln wachsen in Richtung Schwerkraft. Forscher machen hierfür vor allem eine Umverteilung des Pflanzenhormons Auxin verantwortlich. Das ist kein Geheimnis. Doch warum das eigentlich so ist und wie sich das Hormon nach einem Wechsel von Schwerkraft hin zur Schwerelosigkeit verteilt, ist bisher ein Rätsel geblieben. Projektleiter Prof. Klaus Palme und Dr. Franck Ditengou mit ihrem Team von der Universität Freiburgwollen dieses Geheimnis nun entschlüsseln, indem sie während dieser Parabelflugkampagne das Wachstumsverhalten der Modellpflanze der Genetiker, den Wildtyp der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana, dreidimensional erfassen. Wie reagiert die Zellgeometrie auf den Wechsel zwischen Schwerkraft und Schwerelosigkeit? Wie verändert sich das Gewebe insgesamt? Für ihre Beobachtungen haben die Forscher ein neues Wurzelkoordinatensystem entwickelt, dass fortgeschrittene Bildaufnahmeverfahren mit Mustererkennung und -analyse verbindet. Auf diese Weise wollen sie einen Zellatlas erstellen, der eine Reaktion auf den Schwerkraftreiz ableiten lässt.

  • Wirkmechanismen von Arzneimitteln im Sturzflug erforschen

    Die meisten Pharmaka funktionieren in unserem Körper nach einem ganz bestimmten Wirkmechanismus: Ein Bestandteil des Arzneimittels - die sogenannten Liganden - docken an einem Rezeptor einer Membran an, blockieren ihn gegenüber den körpereigenen Botenstoffen - den sogenannten Neurotransmittern - und verändern so die Durchlässigkeit dieser Körperbarriere gegenüber dem Wirkstoff des Arzneimittels. Je besser dieses Wechselspiel zwischen Rezeptor, Membran und Ligand funktioniert, desto durchlässiger ist die Membran und desto effektiver der Wirkstoff. Veränderungen der Schwerkraft nehmen Einfluss auf den physikalischen Zustand der Membranen. Schwerelosigkeit macht sie fluider. Projektleiter Prof. Wolfgang Hanke und sein Team von der Universität Hohenheimnehmen daher an, dass auch das Wechselspiel zwischen Rezeptor und Ligand von einer Veränderung der Schwerkraftbedingungen betroffen ist. Sie testen an Rezeptoren des Botenstoffs Acetylcholin von Neuroglioma-Zellen, welche Auswirkungen die Schwerelosigkeit aus das Zusammenspiel von Rezeptor, Membran und Ligand hat.

  • Nanosatelliten kontrolliert im Orbit aussetzen

    Wir leben in einer Welt der stetigen Miniaturisierung. So werden auch Satelliten zunehmend kleiner und leichter. Seit einigen Jahren werden neben den großen Satelliten, die vor allem für Kommunikations-, Wetter- und Erdbeobachtungsaufgaben eingesetzt werden, sogenannte Nano- und Mikrosatelliten auf ihre Umlaufbahnen gebracht. Eine der technischen Herausforderungen bei diesen 20- bis 150-Kilogramm-Leichtgewichten ist die kontrollierte Trennung von Satellit und Trägerrakete. Als mechanische Schnittstelle kommen hier sogenannte Separationssysteme zum Einsatz. Sie halten den Satelliten bis zu seinem Aussetzen zuverlässig an der Trägerraketenstruktur fest und "stupsen" ihn dann zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer exakten Geschwindigkeit ab. Während dieser Parabelflugkampagne testen Projektleiter Dipl.-Ing. Norbert Alexander Pilz und sein Team vom Aerospace Instituteinen speziellen, elektromechanisch auslösenden Auswurfmechanismus für Nanosatelliten (SEMENA-2) in der Schwerelosigkeit. Sie üben diesen Abwurf mit einem 20 Kilogramm schweren Dummy-Satelliten, der horizontal ausgestoßen und von einem Sicherheitsnetz aufgefangen wird. Dabei wird der Satellit aus verschiedenen Perspektiven simultan gefilmt, um daraus Rückschlüsse auf die Qualität der Separation sowie der optimalen Auswurfgeschwindigkeit des Satelliten zu ziehen.

  • Satelliten zum Schwärmen

    Mit der fortschreitenden Miniaturisierung von Satelliten können diese auch kostengünstig als Schwarm auf eine Umlaufbahn gebracht werden und sich gemeinsam Aufgaben teilen. Eine wesentliche technische Herausforderung dieser sogenannten Picosatelliten besteht darin, sie gleichzeitig und kollisionsfrei von der Oberstufe einer Rakete freizugeben. Im Projekt TUPEX-5 unter der Leitung von Dipl.-Ing. Frank Baumann wird die gleichzeitige Separation von vier 330 Gramm leichten Picosatelliten untersucht, die zurzeit an der Technischen Universität Berlinentwickelt werden. Mit Kameras wird beobachtet, wie sich diese winzigen Satelliten unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit voneinander trennen und einschalten. Die verwendeten Dummy-Satelliten erfassen dabei ihre eigenen Beschleunigungen und Drehraten. Anhand der Messwerte und den Videoaufzeichnungen kann der bisherige Entwurf der Picosatelliten überprüft werden. Das Parabelflugexperiment erfolgt in Kooperation mit dem Aerospace Institut in einem gemeinsamen Testaufbau.

  • Wann tragen Staubkollisionen zur Planetenentstehung bei?

    Staub wird in unserem Alltag fast ausschließlich mit Hausarbeit verbunden und ist daher eher negativ belegt. Doch Staub verdanken wir auch unsere Existenz. Denn Planeten - wie vor knapp 4,6 Milliarden Jahren unsere Erde auch - entstehen in Scheiben aus Gas und Staub, die um junge Sterne kreisen. Diese etwa mikrometer-großen Teilchen stoßen dabei zusammen. Tun sie das bei geringen Geschwindigkeiten von wenigen Millimetern bis Zentimetern in der Sekunde, besteht die Chance, dass sie aneinander haften bleiben. So entstehen im Laufe der Zeit immer größere Körper. Erreichen sie wenige Millimeter Durchmesser, dann erhöht sich ihre Geschwindigkeit und sie prallen voneinander ab. Im ersten Teil des Experiments der Technischen Universität Braunschweigversuchen Projektleiter Prof. Jürgen Blum und sein Team zu klären, warum diese auf wenige Millimeter angewachsenen Staubteilchen abprallen und unter welchen Umständen sie haften bleiben. Im zweiten Teil bringen die Forscher zentimeter-große Teilchen zur Kollision. Sie wollen so untersuchen, wie viele kleine Staubteilchen sich von den großen Teilen ablösen und deren Verhalten in der Schwerelosigkeit mit Hochgeschwindigkeitskameras untersuchen.

  • Neuer Raketenantrieb auf Parabelflug getestet

    Bislang werden Raketen mit Chemie, einem Flüssiggasgemisch oder mit Feststoffangetrieben. Wenn Projektleiter Prof. Gerhard Wurm und sein Team von der Universität Duisburg-Essenmit ihrer Forschung Erfolg haben, könnte bald noch eine vierte Antriebsform hinzukommen: ein sogenannter Poröser Körper, der "aktiv" von einem stark verdünnten Gas durchströmt wird. Hierbei machen sich die Forscher den Umstand zunutze, dass dieses Gas sich von kalt nach warm bewegt. Dabei stoßen die Moleküle des extrem verdünnten Gases vermehrt gegen die große Oberfläche des porösen Körpers und erzeugen so einen gerichteten Rückstoß, der irgendwann vielleicht bei Raketen auf ihrem Weg in den Weltraum antreiben könnte.

zusammen mit den Raumfahrtagenturen ESA und CNES stattgefunden.

"Insgesamt ist diese 27. DLR-Parabelflugkampagne sehr gut verlaufen: Wir blicken auf vier Flugtage mit 124 Parabeln und 45 Minuten Schwerelosigkeit zurück. 110 Wissenschaftler von 14 deutschen Hochschulen und Forschungseinrichtungen haben die jeweils 22 Sekunden Schwerelosigkeit pro Parabel bei 31 Parabeln pro Flugtag gut nutzen können, um die unterschiedlichsten Phänomene und wissenschaftlichen Fragen zu untersuchen - und zwar ohne die auf der Erde überall präsente Schwerkraft ", berichtet Dr. Ulrike Friedrich, Programmleiterin der DLR-Parabelflüge.

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Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Download "Parabelflüge mit dem A310 ZERO-G" (MP4 Video, 520 MB)

Weil der A310 ZERO-G im südfranzösischen Bordeaux-Mérignac stationiert ist, finden hier auch die DLR-Parabelflugkampagnen statt. "In der Vorbereitungswoche vom 31. August bis zum 4. September sind die Teams angereist, haben ihre Experimente aufgebaut und zusammen mit den Ingenieuren von Novespace die einzelnen Experimentaufbauten ins Flugzeug transportiert. Die Geräte werden noch einmal intensiv auf Sicherheit geprüft und schließlich die Flugerlaubnis erteilt. Die zweite Kampagnenwoche ist dann für den Parabelflug selbst vorgesehen - dieses Mal hatten wir sogar vier statt der üblichen drei Flugtage und waren vom 6. bis 11. September täglich rund drei bis vier Stunden in der Luft, weil so viele wissenschaftliche Experimente durchgeführt werden mussten", sagt DLR-Managerin Ulrike Friedrich.

Der Airbus A310 ZERO-G hat 40 Sitzplätze für Passagiere und eine rund 100 Quadratmeter große mit weißen Kunstledermatten ausgelegte Freifläche zum Experimentieren in Schwerelosigkeit. Weiße Netze trennen diesen Bereich von der übrigen Kabine ab, Schienen im Boden dienen der Befestigung der Experimente. Die Wissenschaftler können sich bei Bedarf mit Bändern am Boden festschnallen, damit sie nicht in den Schwerelosigkeitsphasen unkontrolliert herumschweben und sich selbst, andere oder die Experimentaufbauten gefährden. Die Forscher können ihre physikalischen, biologischen, materialwissenschaftlichen oder medizinischen Experimente eigenhändig durchführen und werden - bei den humanphysiologischen Experimenten - auch als Testpersonen untersucht. "Eine Spritze gegen Reiseübelkeit führt dazu, dass von 40 Wissenschaftlern im Schnitt zwei Personen übel wird, dies wird auch von Tag zu Tag weniger, da ein gewisser Gewöhnungseffekt an die Schwerelosigkeit einsetzt", sagt Ulrike Friedrich. Denn das Wichtigste ist, neben gut geflogenen Parabeln der Piloten, dass die Wissenschaftler effektiv arbeiten können. Bei 22 Sekunden Schwerelosigkeit pro Parabel zählt im wahrsten Sinne des Wortes jede Millisekunde.

"Wir sind sehr zufrieden", resümiert Prof. Johann Plank vom Lehrstuhl für Bauchemie an der Technischen Universität München. Plank und seine Mitarbeiter haben untersucht, wie sich Zement - als potenzieller Baustoff für eine Mondsiedlung - in Schwerelosigkeit verhält. Gibt man Wasser zum Zement, bildet sich das Mineral Ettringit. "Wir wollten dann wissen, wie dieses anorganische Salz in Schwerelosigkeit kristallisiert und haben festgestellt, dass es kleinere, aber dafür mehr Kristalle bildet als unter Schwerkraft und dass es keine Oberflächendefekte gibt. Diese Erkenntnis hilft uns auch, die Wirkung der heute vielfach eingesetzten Betonzusatzmittel besser zu verstehen."

Die Regulation des Herz-Kreislauf-Systems, der Atmung und des Stoffwechsels nach Veränderungen der Umgebungsbedingungen sind entscheidend für die kognitive und physische Leistungsfähigkeit von Menschen. Wissenschaftler der Deutschen Sporthochschule Köln haben die Effekte von Gravitationsveränderungen für Herz und Kreislauf untersucht: "Uns hat besonders interessiert, wie die Regulationsfähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems in Verbindung mit der Atmung und der Versorgung des Organismus mit Sauerstoff, sowie der Abtransport von Kohlenstoffdioxyd, aussehen. Dies gilt in besonderem Maße bei Start und Landung in der Raumfahrt, wenn neben dem Wechsel zwischen 1 G und 0 G zusätzlich relativ hohe Beschleunigungen auftreten. Ähnliche Beschleunigungswechsel treten auch in der Luftfahrt bei Jetpiloten auf", berichtet Jessica Koschate, und ergänzt: "Wenn hohe G-Kräfte wirken, werden sogenannte Anti-G-Manöver, wie Anspannung der Beinmuskulatur und Pressatmung, angewendet. Diese Reize bewirken wiederum eine Reihe von Reizen des Herz-Kreislaufsystems, deren Folgen noch nicht eindeutig geklärt sind."

Mit "Wirbeln und Nichtlinearen Staubdichtewellen in staubigen Plasmen" haben sich Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität Kiel beschäftigt: "Plasmen - auch bezeichnet als der vierte Aggregatzustand der Materie - sind elektrisch leitfähig und können Licht aussenden, weshalb sie in Form von Energiesparlampen und in der Bildschirmtechnologie angewendet werden. Plasmen sind außerdem sehr verbreitet in industriellen Prozessen der Materialbearbeitung und -veredelung", erklärt Physiker Tim Bockwoldt. Als "staubiges Plasma" bezeichnet man ein Plasma, in dem sich nano- oder mikrometergroße Teilchen befinden. Diese Plasmen gibt es sowohl in industriellen Verfahren als auch in der Natur. So können zum Beispiel die Saturn-Ringe oder Teile der Erdatmosphäre als ein solches staubiges Plasma angesehen werden. "Was wir beim Parabelflug machen, ist echte Grundlagenforschung. Wir schauen uns an, wie sich die staubigen Plasmen ausdehnen und haben in den vier Flugtagen 124 Datensätze mit Videokameras und spezieller Software aufgezeichnet."

Der A310 ZERO-G kann übrigens auch beim Tag der Luft und Raumfahrt von DLR und ESA am 20. September 2015 in Köln besichtigt werden.

Kontakt
  • Elisabeth Mittelbach
    Gruppenleitung
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Raumfahrtmanagement, Strategie und Kommunikation
    Telefon: +49 228 447-385
    Telefax: +49 228 447-386
    Königswinterer Str.  522-524
    53227 Bonn
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  • Dr. Ulrike Friedrich
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Raumfahrtmanagement
    Forschung unter Weltraumbedingungen
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  • Der A310 ZERO-G im Flug

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    Am 11. September 2015 ging die erste reine DLR-Parabelflugkampagne mit dem neuen Spezialflugzeug der französischen Firma Novespace erfolgreich zu Ende.
  • Blutdruck messen im Parabelflug

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    Mithilfe eines speziellen Blutdruckgerätes haben Mediziner des Universitätsklinikums Bochum bei der 27. DLR-Parabelflugkampagne an Probanden untersucht, wie sich der zentrale Aortendruck in Schwerelosigkeit verhält, um diesen mit den Veränderungen des so genannten peripheren Blutdrucks zu vergleichen. Ein dauerhaft gesteigerter zentraler Aortendruck geht mit einem höheren Schlaganfallrisiko einher - dies gilt auch für Astronauten. Eine Überwachung des zentralen Aortendrucks dient deshalb der Gesundheit der Astronauten. Bluthochdruck (arterielle Hypertonie) gilt als wichtigster Risikofaktor für Schlaganfälle und Herzinfarkte. In der Vergangenheit wurde dieser am peripheren Blutdruck, das heißt dem am Arm gemessenen Blutdruck festgemacht. In den letzten Jahren konnte jedoch gezeigt werden, dass für die Entstehung von Schlaganfällen der Blutdruck in der Hauptschlagader (Aorta) relevanter ist als der periphere Blutdruck.
  • Komplexe Plasmen für die ISS

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    Die Forschungsgruppe Komplexe Plasmen im DLR entwickelt eine neue Plasmakammer, die 2019 zur Internationalen Raumstation ISS starten soll. Auf der ISS wird seit 2001 mit verschiedenen Experimentaufbauten an komplexen Plasmen geforscht. Bei der 27. DLR-Parabelflugkampagne haben Christina Knapek (Mitte) und ihre Kollegen die "Zyflex"-Kammer (abgeleitet von den Worten "zylindrisch" und "flexibel") getestet. Sie hat eine anpassbare Geometrie und erlaubt somit verschiedene Experimentszenarien. Beim Parabelflug spielen sowohl technische Tests als auch die Untersuchung diverser wissenschaftlicher Fragestellungen eine Rolle.
  • "Oben" und "unten" in der Schwerelosigkeit

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    Für zielgerichtetes Handeln müssen wir wissen, wo sich Gegenstände relativ zueinander und zu unserem Körper befinden. Auf der Erde werden solche Zusammenhänge mit Hilfe der Schwerkraftrichtung ermittelt. Wenn wir etwa das Licht ausschalten, müssen wir dafür einen Schalter nach "unten" bewegen. Wenn aber ein Astronaut einen Prozess stoppen möchte, indem er einen Kippschalter nach unten umlegt, ist "unten" in Schwerelosigkeit nicht so intuitiv erfassbar wie auf der Erde. Bei der 27. DLR-Parabelflugkampagne haben Michael Kalizinski (Mitte) und seine Kollegen von der Deutschen Sporthochschule Köln untersucht, inwieweit sich die veränderte räumliche Orientierung in Schwerelosigkeit auf die Durchführung von Bewegungen auswirkt.
  • Zement - ein geeigneter Baustoff für den Mond?

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    Ein Dorf auf dem Mond? Mit dem richtigen Baustoff denkbar: Deshalb möchte Prof. Johann Plank (links), Inhaber des Lehrstuhls für Bauchemie der Technischen Universität München, mithilfe der DLR-Parabelflüge herausfinden, wie sich Schwerelosigkeit auf die ersten Sekunden der Zement-Hydration auswirkt. Zement ist mit einem Produktionsvolumen von 3,7 Mrd. Tonnen (2012) eines der wichtigsten Industrieprodukte weltweit. Ziel der Parabelflugforschung ist es auch, ein besseres Verständnis für die sehr komplexen Auflösungs- und Kristallisationsprozesse bei der Hydratation des Zements zu erhalten.

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